在多线程C#应用程序中的懒惰单例模式

Question

我正在开发一个多线程的C#应用程序，它正在消费一个WCF Web服务。与Web服务的连接将有一个特定的超时时间，我们可以定义超时时间，在此之后连接将关闭。我希望使用单例模式来存储Web服务的连接。我正尝试按以下方式获取实例：

CLazySingleton ins = CLazySingleton.Instance;
string connection = CLazySingleton.abc;

以下是单例类的代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace LazySingleton
{
    public class CLazySingleton
    {
        private static readonly Lazy<CLazySingleton> _instance
            = new Lazy<CLazySingleton>(() => new CLazySingleton());
        private static readonly object ThreadLock = new object();
        public static string abc;  
        //I will use the service connection object in place of 'abc' in the application
        //assume that 'abc' is storing the connection object    

        private CLazySingleton()
        { }

        public static CLazySingleton Instance
        {
            get
            {   
                if (abc == null)
                {
                    lock (ThreadLock)
                    {
                        //Make the connection
                        abc = "Connection stored in this variable";
                        Console.WriteLine("Connection Made successfully");
                        return _instance.Value;
                    }                    
                }
                else
                {
                    return _instance.Value;
                }
            }
        }
    }
}

我的问题是： 1. 这段代码能够同时处理多个线程尝试获取实例吗？这是目前我最担心的问题。 2. 我能有更好的解决方案吗？ 3. 我需要在这里使用“lock”还是使用“Lazy”方法就可以处理多线程尝试获取实例？

任何帮助都将不胜感激。

谢谢！

- Anubhav Sharma

---

我对你的方法有一些疑问。为什么需要维护一个连接的 Singleton？如果每个线程都有自己的代理/连接会有问题吗？既然这是一个 Web 服务，如果创建许多连接，我不预见任何问题。--- 能否更好地了解你的“连接”对象是什么类型？ - thewpfguy

你不需要锁定。 - Rafa

Answer 1

根据微软的延迟初始化文档，在“线程安全初始化”部分中提到：

默认情况下，Lazy对象是线程安全的。

考虑到这一点，您的abc字段不需要是静态的。由于您正在使用Lazy<T>来实例化您的单例，因此在CLazySingleton构造函数中初始化连接是安全的。

- Richard

---

嗨Richard，感谢您的回复。您提出了一个很好的观点。我也在思考同样的问题。但我的问题是，如果我在构造函数中编写连接逻辑，那么当连接在指定的超时时间后自动过期时，我该如何处理呢？在这种情况下，字段abc将变为null，并且单例类将继续返回null，因为构造函数不会再次调用。我希望我能表达清楚我的观点。 - Anubhav Sharma

我认为在这里使用Singleton模式不是正确的选择，实际上你不需要以这种方式管理你的连接。而且，你确定你正在调用一个Web服务吗？因为你提到的超时是什么类型的？ - thewpfguy

Answer 2

这段代码能够处理多个线程同时获取实例的情况吗？

在您的场景中，“abc”字段可能会被初始化两次。想象一下，“abc”变量为空的情况。第一个线程将在赋值之前进入“lock”块。第二个线程将在锁之前等待。因此，第一个线程将初始化“abc”，第二个线程将重新初始化它（您对null的检查在锁之外，这就是原因）。但也许这不是您应该担心的事情。

我能有更好的解决方案吗？

是的，您可以。让我在答案的最后一块中描述它。

我需要在这里使用'lock'还是使用Lazy方法来处理多线程尝试获取实例？

在Lazy类中创建Value属性是线程安全的。在您的情况下，我会使用Lazy<>类的IsValueCreated属性的优势。您仍然需要ThreadLock对象。只有一件事情，即一旦访问Lazy<>类的Value属性，IsValueCreated属性将返回true（这就是诀窍;-)）

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace LazySingleton
{
    public class CLazySingleton
    {
        private static readonly Lazy<CLazySingleton> _instance
            = new Lazy<CLazySingleton>(() => new CLazySingleton());
        private static readonly object ThreadLock = new object();
        public static string abc;  
        //I will use the service connection object in place of 'abc' in the application
        //assume that 'abc' is storing the connection object    

        private CLazySingleton()
        { }

        public static CLazySingleton Instance
        {
            get
            {   
                if (_instance.IsValueCreated)
                {
                    return _instance.Value;
                }
                lock (ThreadLock)
                {
                    if (abc == null)
                    {
                        abc = "Connection stored in this variable";
                        Console.WriteLine("Connection Made successfully");
                    }
                }
                return _instance.Value;
            }
        }
    }
}

- David Gregor

Answer 3

简单使用ThreadSafetyMode

 Lazy<MergeSort> ty = new Lazy<MergeSort>(LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication);

- TalentTuner

---

Lazy的默认构造函数使用LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication，因此默认情况下是线程安全的。 - Phil

谢谢，我一定会尝试的。 - Anubhav Sharma